机械设计课程设计轴的设计过程

七 轴的设计计算

（一）高速轴的设计计算 1.确定轴的最小直径

先按教材式（15-2）初步估算轴的最小直径。选轴的材料为40Cr 调质处理。根据教材表15-3，取1060=A ，于是得mm n P A d 74.14960

58.210633

110min =⨯==，由于开了一个键槽，所以mm d 77.15)07.01(74.14min =+⨯

轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使轴的直径和联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。

联轴器的计算转矩1T K T A ca =，查教材表14-1取3.1=A K ，又

N T 4110567.2⨯=代入数据得mm N T ca .1034.34⨯=

查《机械设计课程设计》表9-21（GB/T4323-1984），选用TL4型弹性柱销联轴器。联轴器的孔径d=22mm,所以

mm d 22min = 2.轴的机构设计

（1）根据轴向定位的

要求确定轴上各段直径和长度

1）为了满足联轴器的轴向定位要求，在12段的右边加了一个轴套，所以

mm d d 22min 12==

2）初步选取轴承，因同时受到径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，根据轴

的结构和最小轴的直径大小 查《机械设计课程设计》表9-16（GB/T297-1994）选用30205型轴承mm mm mm T D d 25.165225⨯⨯=⨯⨯所以，mm d 2523=，根据轴承的右端采用轴肩定位，从表中可知mm d 3034=，45断的直径为齿轮的齿顶圆直径，所以mm d 66.4145=，mm d d mm d d 25,3023673456====。

半联轴器与轴配合的毂孔长度mm L 381=，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，所以长度应取短些，先取mm L 361=。轴承的端盖的总宽为25mm,取端盖的外端面与半联轴器的距离为25mm ，所以12段上的轴套长

mm L 5025252=+=，所以mm L 882365012=++=

在确定轴承的位置时应距离箱体内壁S=8mm ，取齿轮距离箱体内壁a=12mm 。所以，25.2428225.1623=-+-=L mm 取24mm ，34L 可由中间轴算出来

mm L 8321126521234=--++-=，mm B L 45145==，轴肩的高度d h 07.0 ，轴环的宽度h b 4.1≥，所以取56段1的长度为mm L 1056=，所以

25.2628)1012(25.1667=++-+=L ，取26mm 。 （二）中间轴的设计计算 1.确定轴的最小直径

先按教材式（15-2）初步估算轴的最小直径。选轴的材料为40Cr 调质处理。根据教材表15-3，取1060=A ，于是得mm n P A d 77.24192

45.210633

110min =⨯==，由于开了一个键槽，所以mm d 5.26)07.01(77.24min =+⨯ 2.轴的机构设计

（1）各段的直径：

因为轴的最小轴与轴承相配合，所以应该先确定轴承的型号从而确定轴的最小值，因同时受到径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承。

查《机械设计课程设计》表9-16（GB/T297-1994），根据上面计算的mm d 5.26min ，选择轴承的型号为30206，其尺寸为mm mm mm T D d 25.176230⨯⨯=⨯⨯ 所以，mm d d 306712==轴肩高度1

.207.0==d h 所以23段的直径

mm h d 3530223=+=，mm d d 352356==，34段的直接即为齿轮的齿顶圆直径mm d 84.5934=，45段的轴肩高mm h 45.23507.0=⨯=，所以

mm d h d 4025645=+=。

（2）确定各段的长度

先确定23段的长度：

轴环的宽度h b 4.1 ，取b 为10mm 即mm L 1023=。

确定12段的长度：因为安装轴承应距离箱体内壁为8mm ，齿轮距离箱体内壁的距离为16mm ，所以

mm L 25.27)1012(825.1712=-++=，取mm L 2712=。 确定34的长度：

34的长度等于齿轮的宽度，所以mm B L 65134==。 确定45段的长度：

轴环的宽度h b 4.1 ，取b 为10mm 即mm L 1045=。 确定56段的长度：

56的长度原本应该等于齿轮的宽度B ，但为了定位作用该段的轴应小于齿宽B ，

mm L 3734056=-= 确定67段的长度：

75.432/)4045(312825.1767=-++++=L 取mm L 4767=

(三)输出轴的设计计算

1.确定轴的最小直径

先按教材式（15-2）初步估算轴的最小直径。选轴的材料为45钢，调质处理。根据教材表15-3，取105，于是得mm n P A d 1.3968

.4326.210533

110min =⨯==，由于开了两个键槽，所以mm d 7.43)12.01(1.39min =+⨯

轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使轴的直径和联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。

联轴器的计算转矩1T K T A ca =，查教材表14-1取5.1=A K ，又

N T 51100942.5⨯=代入数据得mm N T ca .106413.75⨯=

查《机械设计课程设计》表9-21（GB/T4323-1984），选用HL4型弹性柱销联轴器。联轴器的孔径d=45mm,所以

mm d 45min = 2.轴的机构设计

（1）根据轴向定位

的要求确定轴上各段直径和长度

1）为了满足联轴器的轴向定位要求，在67段的左边加了一个轴套，所以